Причины необходимости сложения характеристик

Как ясно из предыдущего раздела, для нахождения рабочего режима системы по методу наложения характеристик требуется рассматривать систему как состоящую только из двух элементов — нагнетательной установки и сети. Реальная же трубопроводная система может состоять из большого числа отдельных участков и нескольких нагнетателей, соединенных определенным образом друг с другом. Даже если известны характеристики каждого отдельного элемента, применить метод наложения характеристик невозможно. Для того, чтобы применение этого метода стало возможным, требуется предварительно упростить расчетную схему системы, приведя несколько элементов к одному условному эквиваленту, называемому нагнетательной установкой, а остальные элементы – к условному эквиваленту, называемому сетью. Лишь для этих обобщенных эквивалентов можно использовать метод наложения характеристик.

Сама процедура приведения нескольких элементов системы к одному эквиваленту называется сложением характеристик. Она может выполняться вычислительным способом, когда складываются коэффициенты в уравнениях, описывающих характеристики элементов, и графически, когда по точкам складываются непосредственно линии графических характеристик элементов. Вычислительный метод чаще применяется для элементов сети, так как для нагнетателей уравнения характеристик отсутствуют. Графический метод универсален и нагляден, хотя иногда и достаточно трудоемок, так как приходится строить кривые линии по точкам. Окончательный выбор метода сложения осуществляет исполнитель расчета. Мы в основном мы будем ориентироваться на графический метод.

Соединение элементов в гидравлической системе, как и в электрической цепи бывает последовательным, параллельным и смешанным.

Понятия «последовательно» и «параллельно» являются общетехническими и применяются во многих дисциплинах: в электротехнике, в организации работ, в программировании, в организации грузоперевозок, движении транспорта, организации обучения и других областях. Слово "последовательно" означает "по очереди", «один за другим», а слово "параллельно" означает "одновременно", «все вместе». Ступени на лестнице расположены последовательно, и мы проходим их по очереди, одну за другой. Несколько окон в помещении являются примером параллельного соединения, и солнечный свет проходит через них одновременно. Если же в окне установлены несколько стекол, то они стоят последовательно, та как солнечный луч проходит их по очереди. Конструктивные слои в наружной стене являются последовательным соединением по отношению к проходящему тепловому потоку. Зубья пилы являются примером последовательно установленных рабочих органов, а турбины плотины установлены параллельно. Работы по сооружению здания должны выполняться по очереди, последовательно (нельзя построить крышу раньше фундамента), а отделка нескольких помещений может вестись параллельно, то есть одновременно. В процессе обучения студент последовательно, то есть по очереди, проходит учебные семестры, но в пределах семестра различные дисциплины изучаются одновременно, то есть параллельно.

Смешанное соединение может быть последовательно-параллельным, когда можно выделить отдельные группы элементов, соединенных последовательно или параллельно. Однако встречаются кольцевые сети, когда соединение в принципе невозможно представить как набор последовательных или параллельных соединений. Очень часто в кольцевых сетях невозможно точно указать направление расхода потока на отдельных участках.

Для последовательного и параллельного соединения имеются достаточно простые зависимости, позволяющие произвести сложение элементов. Для последовательно-параллельного соединения можно свести сеть к одному эквиваленту, применяя по очереди правила сложения для последовательного и параллельного соединения. Для кольцевых сетей не имеется простых соотношений, и такие сети не могут быть сведены к одному условному эквиваленту. В этом случае задача нахождения рабочего режима системы решается методами последовательных приближений.

Большинство систем ТГВ является относительно простыми тупиковыми системами, в которых используются параллельное и последовательное соединение. Смешанное соединение характерно для крупных закольцованных систем теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения. Особенности расчета таких систем детально рассматриваются в специальных дисциплинах.